Question

在讨论“电流通过导体产生热量与哪些因素有关”这个问题时，小明和小华提出了猜想：“电流通过导体产生热量与通过导体电流的大小、导体的电阻及通电时间有关”，他们决定通过实验对这个问题进行研究．

（1）怎样比较通电导体产生热量的多少呢？他们决定将一段电阻丝浸没在液体中，用电阻丝通电产生热量给液体加热，如图1所示，可以通过比较质量相等的同种液体______来比较电阻丝发热量的多少，这是科学研究的一种常用方法．下列研究实例中也采用这种研究方法的是______ （填序号）．
①敲鼓时鼓面是否振动，我们可以通过在鼓面上撒一些纸屑观察纸屑是否振动来认识；
②学习电压，我们可以通过对比水压来认识它；
③电路中是否有电流，我们可以通过观察电路中电流表的指针是否偏转来认识．
（2）如图2所示，质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，已知乙电阻比较小，他们通过实验发现，在______和通电时间相同的情况下，导体的电阻越小，产生的热量越少．
（3）爱动脑筋的小军受小明他们的启发设计了如图3所示的另一种实验装置，他将两段阻值不同的电阻丝（R₁＞R₂）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连．
①让图3中甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球______（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
②请对图2和图3所示的两种不同的实验装置进行评价，你认为较好的装置是______，理由______
（4）老师告诉他们利用图2装置还可以做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，提醒他们应将其中一烧瓶中的煤油换成______相等的水，并使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻______．水和煤油吸热的多少是通过______来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）．

Answer

（1）掌握转换法在实验中的应用：实验中通过液体温度的变化来反应产生热量的多少；
分析①②③所用的物理方法与其比较得出结论；
（2）根据Q=I2Rt分析Q与R之间的关系；
（3）甲图，两电阻串联，根据公式P=I2R判断相同时间产生热量的多少；
乙图，两电阻并联，根据公式P=判断相同时间产生热量的多少；
根据图2和图3两装置的不同点进行分析，用气球，膨胀现象更明显，用温度计，更能够准确反映温度的变化；
（4）要比较水和煤油比热容的大小，需控制水和煤油的质量相等，且吸收的热量相同，比较水和煤油升高的温度来比较比热容的大小．
【解析】
（1）通过比较质量相等的同种液体温度上升的多少来比较电阻丝发热量的多少，这种方法叫转换法；
①观察纸屑是否振动来判断鼓面是否振动，用了转换法；
②通过水压来认识电压用了类比法；
③通过观察电路中电流表的指针是否偏转来判断电路中是否有电流，用了转换法；
（2）由Q=I2Rt得，在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越小，产生的热量越少；
（3）①甲图，R1、R2串联，电流相等，根据Q=I2Rt，R1＞R2，则与A相连的R1产生的热量多；
乙图，R1两端的电压大于甲图R1两端的电压，根据Q=t，相同时间内，与C相连的R1产生的热量大于与A相连的R1产生的热量；
乙图的R1、R2并联，两端的电压相等，根据Q=t，R1＞R2，所以与D连接的R2产生的热量大于与C连接的R1产生的热量；
综合可知，与D连接的电阻产生的热量最多；
②图3较好，因为气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短；
或图2较好，因为用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究；
（4）要“比较水和煤油比热容的大小”，需采取质量相等的水和煤油进行实验；
为在相等的时间内得到相同的热量，应使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻相等；
其中水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反应的．
故答案为：
（1）温度上升的多少；①③；
（2）电流；
（3）①D；②图3；理由是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短．（或图2；理由是：用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究．）
（4）质量；相等；加热时间．